Isomorphic Labs는 인공지능과 머신러닝을 신약 발견 및 개발에 적용하는 생명공학 기업이다. 2021년 Google DeepMind에서 분사하여 설립된 이 회사는 분자 수준에서 생물학적 시스템을 이해하기 위해 계산 모델을 사용함으로써 전통적인 제약 연구와 관련된 시간과 비용을 줄이는 것을 목표로 한다. 영국 런던에 본사를 둔 Isomorphic Labs는 독립적으로 운영되면서도 모기업인 Alphabet Inc.와 긴밀한 관계를 유지하고 있다.
회사 이름은 두 집합 간의 구조를 보존하는 매핑을 설명하는 수학적 개념인 동형사상(isomorphism)에서 유래했다. 신약 발견의 맥락에서 이는 실제 세계의 행동을 충실히 반영하는 생물학적 과정의 디지털 표현을 만들려는 야망을 반영한다. Isomorphic Labs는 분자 상호작용의 예측 모델을 구축함으로써 물리적 합성 및 테스트 전에 유망한 약물 후보를 식별하고 그 특성을 최적화하고자 한다.
배경 및 설립
Isomorphic Labs는 2021년 11월 Google DeepMind의 공동 창립자이자 CEO인 Demis Hassabis에 의해 발표되었다. 이 벤처는 특히 AlphaFold 단백질 구조 예측 시스템에서의 AI 돌파구를 치료 응용 분야에 활용하기 위해 설립되었다. 아미노산 서열로부터 단백질 3D 구조를 예측하는 데 놀라운 정확성을 입증한 AlphaFold는 새 회사의 기초 도구를 제공했다. Hassabis는 AI 우선 접근 방식을 통해 전체 신약 발견 과정을 재구상하는 것이 목표라고 밝혔다.
이 회사는 Alphabet 산하의 별도 법인으로 설립되었으며, 초기 자금과 자원은 모기업에서 제공되었다. 그 설립은 단백질 접힘 및 분자 역학에 대한 연구를 포함하여 생물학적 문제에 신경망을 적용하는 Google DeepMind에서의 수년간의 연구에 이어 이루어졌다. 분사는 팀이 DeepMind의 진행 중인 연구에 대한 접근을 유지하면서 상업적 신약 발견에만 집중할 수 있게 했다.
기술 및 접근 방식
Isomorphic Labs는 딥러닝 기술, 특히 신경망과 트랜스포머 모델을 포함한 다양한 기법을 사용하여 분자 구조와 상호작용을 모델링한다. 핵심 플랫폼은 게놈 서열, 단백질 구조, 화학 라이브러리를 포함한 공공 및 독점 데이터 소스를 통합한다. 회사의 모델은 약물 후보의 결합 친화도, 독성 및 기타 주요 특성을 예측하도록 훈련된다.
핵심 구성 요소는 3D 분자 데이터를 처리하기 위한 잔차 네트워크 및 U-Net 아키텍처의 사용이다. 이러한 모델은 원자와 잔기 간의 공간적 관계를 포착하여 소분자가 단백질 표적과 어떻게 상호작용하는지 정확하게 예측할 수 있다. 회사는 또한 생성형 AI를 활용하여 높은 효능과 낮은 오프타겟 효과와 같은 원하는 기준을 충족하는 새로운 분자 구조를 제안한다.
Isomorphic Labs는 계산 예측이 실험 분석을 통해 검증되고 결과 데이터가 모델을 개선하기 위해 피드백되는 폐쇄 루프 접근 방식을 강조한다. 이 반복 주기는 시간이 지남에 따라 정확성을 향상시키고 실험실에서의 시행착오 의존도를 줄이는 것을 목표로 한다. 회사는 습식 실험을 수행하기 위해 계약 연구 기관 및 학술 기관과 협력한다.
파트너십 및 협력
2024년 1월, Isomorphic Labs는 여러 표적에 대한 소분자 치료제를 발견하기 위해 Eli Lilly and Company와 전략적 파트너십을 발표했다. 이 계약에는 선불금과 잠재적 마일스톤 지급금이 포함되어 총 10억 달러 이상에 달했으며, 이는 AI 기반 신약 발견에 대한 높은 기대를 반영한다. 계약에 따라 Isomorphic Labs는 플랫폼을 사용하여 선도 화합물을 식별하고 Eli Lilly가 이를 개발 및 상업화할 예정이었다.
같은 달에 회사는 Novartis와 협력하여 세 가지 추가 표적에 대한 소분자 약물을 개발하기로 했다. 이 계약에도 상당한 선불금과 마일스톤 지급금이 포함되었다. 이러한 파트너십은 Isomorphic Labs가 연구 중심 기관에서 상업적 신약 발견 조직으로 전환하는 것을 의미하며, 기술과 비즈니스 모델에 대한 검증을 제공했다.
회사는 또한 특히 AlphaFold 및 그 후속 모델인 AlphaFold 2 개발과 관련하여 Google DeepMind와 지속적인 협력을 유지하고 있다. 이러한 도구는 내부적으로 사용되며 오픈 소스 릴리스와 출판물을 통해 더 넓은 과학 커뮤니티와 공유된다.
리더십 및 팀
Demis Hassabis는 Google DeepMind에서의 역할을 유지하면서 Isomorphic Labs의 창립자이자 최고 경영자로 활동하고 있다. 회사의 리더십 팀에는 계산 생물학, 의약 화학 및 AI 연구 전문가가 포함된다. 주목할 만한 채용으로는 AlphaFold 프로젝트를 이끌고 Isomorphic Labs에 연구 과학자로 합류한 John Jumper와 AI 과학 부문 책임자가 된 Pushmeet Kohli가 있다.
팀은 University of Cambridge 및 University of Oxford와 같은 기관의 전직 학자와 제약 회사의 업계 베테랑을 포함한 다양한 배경의 연구원으로 구성된다. 회사는 2024년 기준 100명 이상의 직원으로 성장했으며 추가 확장 계획을 가지고 있다.
영향 및 향후 방향
Isomorphic Labs는 전통적으로 높은 실패율과 긴 개발 기간으로 특징지어지는 산업인 신약 발견을 변혁할 AI의 잠재력에 대한 중요한 베팅을 나타낸다. 회사의 접근 방식이 성공한다면 암, 신경 질환 및 희귀 유전 질환을 포함한 충족되지 않은 의학적 필요가 있는 질병에 대한 새로운 치료제의 더 빠른 식별로 이어질 수 있다.
그러나 AI 기반 신약 발견 분야는 경쟁이 치열하며, 수많은 스타트업과 기존 기업이 유사한 목표를 추구하고 있다. Isomorphic Labs는 DeepMind의 연구 인프라와 AlphaFold 기술에 대한 접근을 통해 차별화되며, 이는 구조 기반 약물 설계에서 독특한 이점을 제공한다. 주요 제약 회사와의 파트너십은 재정적 안정성과 검증을 제공한다.
2024년 현재 Isomorphic Labs는 아직 임상 시험에 약물 후보를 진행하지 않았지만, 파이프라인은 향후 몇 년 안에 성숙할 것으로 예상된다. 회사는 연구를 계속 발표하고 새로운 방법을 개발하여 분자 상호작용에 대한 더 넓은 과학적 이해에 기여하고 있다. 장기적인 비전은 인간 생물학의 포괄적인 계산 모델을 만들어 개별 환자에 맞춘 개인화된 치료법을 설계할 수 있게 하는 것이다.
같이 보기
참고 문헌
- Isomorphic Labs 공식 웹사이트 (2024년 접속).
- Alphabet Inc. 보도 자료 및 투자자 커뮤니케이션.
- Hassabis, D. (2021). Isomorphic Labs 발표.
- Jumper, J. et al. (2021). Highly accurate protein structure prediction with AlphaFold. Nature.
- Eli Lilly and Company 보도 자료, 2024년 1월.
- Novartis 보도 자료, 2024년 1월.